بازنشر/ پلیمردانان بزرگ دنیا را بیشتر بشناسیم/ به بهانه ی زادروز Paul John Flory

بسپار/ ایران پلیمر شیمیدان آمریکایی، Paul John Flory که جایزه‌ی نوبل شیمی را در سال 1974 دریافت کرد، ناگهان و کاملا ناباروانه در در سپتامبر سال 1985 در خانه‌ی تفریحی-تعطیلاتی خود در کالیفرنیا در اثر سکته‌ی  قلبی جان خود را از دست داد. دلایل اهدای جایزه نوبل به او دستاوردهای پایه‌ای، چه تئوری و چه تجربی در شیمی فیزیک درشت مولکول‌ها عنوان شده است.

فلوری در دوران زندگیش به جایگاه ویژه‌ای در جامعه‌ی  شیمی رسیده بود و نه تنها فردی پیشرو در شیمی درشت مولکول‌ها محسوب می‌شد بلکه به دلیل مدافع حقوق بشر بودن در دنیا نیز مشهور بود.

او از جمله دانشمندان خوش اقبالی بود که اهمیت کارش در دوران زندگی وی درک می‌شد. از بین افتخارات و جایزه‌های او می‌توان به چهار جایزه‌ی ملی انجمن شیمی آمریکا، پنج جایزه‌ی  بخشی از همین انجمن، ده درجه‌ی  افتخار، دریافت مدال علم و دریافت نوبل شیمی اشاره کرد.

فعالیت‌های بشر دوستانه او به خصوص پس از دریافت جایزه‌ی نوبل جنبه‌ی جهانی پیدا کرد. او همچنین در سال 1953 به آکادمی ملی علوم ملحق شد.

 

زندگی اولیه، تحصیلات، شغل و خانواده

فلوری با کسانی که همانند او دارای معیارهای عالی شرافت بوده و در برابر موفقیت‌های خود متواضع بودند رابطه دوستی عمیقی برقرار کرده و در این رابطه بسیار وفادار بود. همین دوستان نیز بسیار او را تحسین میکردند. از طرف دیگر، فلوری با هرکسی ارتباط برقرار نمیکرد. او ازینکه انزجار خود از برخی از افراد را به وضوح نشان بدهد، ابایی نداشت. این افراد بیشتر کسانی بودند که در افکار خودپسندانه‌ی خود غرق بودند. به خصوص اگر در مقام مدیریت و در جبهه‌ای مخالف نظر فلوری قرار داشتند. چراکه به نظر او افراد در مقام مدیریت تاثیر بسزایی بر زندگی بسیاری از افراد جامعه با تصمیم‌های خود می‌گذاشتند. فلوری در چنین موقعیت‌هایی بسیار طرفدار افرادی که در جامعه مظلوم واقع شده بودند، بود و در چنین موقعیت‌هایی دشمن سرسخت افراد مغرض محسوب می‌شد.

عقاید این چنینی فلوری به خوبی با توجه به گذشته‌ی  او قابل درک بود. ریشه خانوادگی او ابتدا به آلزاس (منطقه‌ای در شمال شرقی فرانسه) و سپس به انگلستان، بعدها به پنسیلوانیا و در نهایت به اوهایو می رسد. در آن سالها به نظر می‌رسید فلوری به اصالت پروتستان فرانسوی خود بسیار افتخار می‌کرد. پدر او، Ezra Flory، مسئول ‌یک کلیسا در Brethren بود.

Ezra، پدر فلوری ابتدا با شخصی به نام Emma ازدواج کرده و از او دو دختر به نام‌های Margaret و Miriam داشت. پس از مرگ Emma پدر فلوری با دختر عموی خود ازدواج کرده و از او دو پسر به نام‌های James و Paul به دنیا آمدند.

در ابتدا Paul Flory کودکی بسیار نحیف و ضعیف ولی در عین حال بسیار کنجکاو بود. او به یکی از خواهران ناتنی خود به نام Margaret بسیار وابسته بود. این خواهر همچنین معلم دوره‌ای از زندگی او نیز بود. Margaret به پتانسیل فوق العاده فلوری پی برده و بسیار اصرار داشت که به جز تحصیلاتش زمینه‌های دیگری را نیز پی بگیرد. با وجود تلاش‌های خواهرش، پس از رسیدن به سن بلوغ فعالیت‌های بسیاری را در جهت بهبود شرایط فیزیک بدنی خود انجام داد. از جمله این شرایط می‌توان به شنای حرفه‌ای و کوه نوردی اشاره کرد. با این فعالیت‌ها او به مردی بسیار قوی تبدیل شده که می‌توانست از سایر بخش‌های زندگی خود بسیار استفاده کند. فلوری با بررسی‌های پزشکی منظم بسیار مشکل داشت و در مخالفت با این عقیده بود که به طور منظم تحت نظارت پزشک باشد. حتی در شرایطی که در اثر شنای متداوم دچار مصدویت شد و به دلیل عدم بررسی پس از مدت کوتاهی در اثر حمله قلبی درگذشت.

فلوری در دوره‌ای از زندگی خود دچار افسردگی شدیدی شد. در همین دوره بود که به کالج منچستر در ایندیانا پیوست. دوره‌ی  تحصیل او در این مکان تنها سه سال طول کشید. او در مدت این سه سال به شغل‌های مختلفی نیز پیوست. علاقه‌ی او به علم و دانش خصوصا در زمینه‌ی  شیمی در منچستر شکل گرفت و دلیل ایجاد این علاقه تلاش‌های شخصی به نام پروفسور Carl W. Holl بود. این شخص فلوری را در جهت ورود به دانشگاه ایالت اوهایو در سال 1931 بسیار تشویق کرد.

در اوایل دوره‌ی تحصیلش در ایالت اوهایو، در کارخانه‌ی  Kelvinator مشغول به کار نیز شد. در این دانشگاه پروژه‌ی  خود را در زمینه‌ی شیمی آلی و تحت نظر پروفسور Cecil E. Boord انتخاب کرد. در سال دوم تحصیلش انتخاب کرد تا در زمینه‌ی شیمی فیزیک کار کند و به همین دلیل کارشناس آزمایشگاه استاد مشاور خود پروفسور Herrick Johnson شد. این شخص همیشه بر این معتقد بود که فلوری شوق و پشتکاری بی‌اندازه برای تحقیقات علمی دارد که این مساله باعث ایجاد تاثیر بسیار زیادی بر دانش آموزان فعال در آزمایشگاه می‌گردد.

فلوری فردی خستگی ناپذیر بوده و هیچ گاه از شرایط جاری خود راضی نبود. او همیشه به دنبال مکان‌ها و شرایط بهتری بود تا به علایق علمی خود بپردازد.

پس از فراغت از تحصیل در سال 1934، فلوری به شرکت DuPont پیوسته و چهار سال بعد در سال 1938 از این شرکت جدا شد تا به آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه Cincinnati بپیوندد. نیاز شدید جامعه به تولید لاستیک‌های سنتزی در جنگ جهانی دوم، فلوری را به تحقیقات صنعتی بازگرداند. در این دوران او در آزمایشگاه‌های Esso در شرکت توسعه‌ی استاندارد نفت از سال 1940 تا سال 1943 مشغول به کار شد. سپس به مدت پنج سال از سال‌های 1943 تا 1948 در آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت تولیدکننده‌ی تایر Goodyear به سر برد.

در سال 1948 به دعوت پروفسوری دانشگاه Cornell پاسخ مثبت داد و به مدت 9 سال در این دانشگاه مشغول به کار بود. سپس در سال 1957 به موسسه Mellon در پیتزبورگ رفت تا فعالیت‌های گسترده‌ای را در زمینه‌ی تحقیقات پایه‌ای انجام دهد. همکاری با این موسسه تحقیقاتی تا سال‌ها به طول انجامید تا اینکه مدیران ارشد علاقه‌ی خود به ادامه فعالیت‌های پیشین را از دست دادند. بنابراین در سال 1961 او دعوت به پروفسوری دانشگاه Stanford را پذیرفت و تا زمان مرگش ‌یعنی سال 1985 در همین دانشگاه به کار، تدریس، تحقیق وبررسی مشغول بود.

فلوری زندگی خانوادگی بسیار خوبی داشت. در سال 1936 او با Emily Catherine Tabor ازدواج کرد. همسر او از تمام فعالیت‌هایش به خوبی حمایت می‌کرد. حاصل این ازدواج سه فرزند بود. اولین فرزند آن‌ها Susan بوده که اکنون همسر George Springer پروفسوری در دانشگاه استنفورد می‌باشد. دومین فرزند آن‌ها Melinda بوده که همسر او نیز Donald Groom نام داشته که پروفسور فیزیک در دانشگاه Utah می‌باشد. سومین فرزند آن‌ها دکتر Paul John Flory دوم بوده که او نیز در موسسه تحقیقاتی ژنتیک در دانشگاه داروسازی Yale مشغول به فعالیت است. از فرزندان فلوری پنج نوه به نام‌های Elizabeth Springer، Mary Springer، Susanna Groom، Jeremy Groom و Charles Groom وجود دارد.

 

فعالیت‌های علمی

در اوایل 1943 فلوری با مشکلات بسیار اساسی در شیمی فیزیک محصولات بسپاری مواجه شد. از جمله این مشکلات می‌توان به سرعت و سازوکار بسپارش، توزیع جرم مولی، ترمودینامیک و هیدرودینامیک محلول‌ها، گرانروی مذاب، ایجاد حالت شیشه‌ای، بلورینگی، صورت‌بندی زنجیر (Chain Conformation)، کشسانی لاستیک گونه و بلور مایع‌ها اشاره کرد. محدودیت مطالب این گزارش اجازه پرداختن به تمامی فعالیت‌های فلوری در مورد تحقیقات او که در غالب 300 مقاله به چاپ رسید را نمی دهد. ویژگی‌های منحصر به فرد فلوری در رابطه با کارها و فعالیت‌های او به خوبی توسط Thomas Fox که سال‌ها با او دوست و همکار بود بیان شده است:

“راز موفقیت فلوری شهود بی نظیر او در درک ملزومات فیزیکی یک مشکل و تبدیل آن به تجسم یک پدیده‌ی ساده برای حل راحت آن بود. به همین دلیل، مفاهیم و نتایج فلوری ساختاری، قابل فهم و بسیار قابل استفاده برای خوانندگان آن است. این نتایج برای کسانی که به کاربردهای صنعتی علاقمندند و یا در فهم دانش‌های پایه‌ای بسپاری تلاش می‌کنند مفید فایده واقع خواهد شد.”

 

فعالیت‌ها در DUPONT در حضور CAROTHERS (1938-1934)

فلوری در حالی به Dupont پیوست که همچنان در دوره‌ی افسردگی خود به سر می‌برد و شغل‌های بسیار کمی چه در حوزه صنعت و چه آکادمیک در جامعه‌ی آن روز موجود بود. او بسیار خوش شانس بود که مستقیما به کاری مشغول شد که تحت نظر Wallace H. Carothers بود. در واقع Carothers کسی بود که نظریه‌اش در مورد درشت مولکول‌ها در رقابت با مفاهیم منتشر شده توسط Staudinger بود.

فلوری تصمیم به بررسی ساده ‌ترین و گسترده‌ترین واکنش واکنشگرهای دو عاملی یعنی واکنش استری شدن بین اتیلن گلایکل و سوکسینید اسید گرفت. این مساله واضح بود که این بسپارهای تراکمی (Condensation polymers) به محض تشکیل زنجیرهایی با وزن مولکولی متفاوت خوهند داشت. در واقع، دلیل گماشتن فلوری بر بررسی این مساله توسط Carothers، تولید یک نظریه‌ی ریاضی در مورد این توزیع وزن مولکولی بود.

زمان شروع به کار، انتظار می‌رفت که فعالیت معمول گروه عاملی مورد نظر در صورت قرارگیری روی یک مولکول بزرگ سرکوب شود. این مساله یک جمع بندی بر اساس نظریه‌ی سینتیک شیمیایی دو مولکولی در آن زمان بود.

فلوری، در جریان ایجاد یک راه حل ساده‌ی آماری در مورد مشکلات توزیع جرم و وزن مولکولی، نظری متفاوت مبنی بر این داشت که واکنش پذیری تحت شرایط مختلف حلال، دما، فشار و غلظت تنها وابسته به ساختار محلی بوده و ربطی به ابعاد کلی مولکول ندارد. او نظر خود را چنین عنوان کرد که افزایش ابعاد بر تحرک مولکول تاثیر خواهد گذاشت که این مساله می‌تواند با افزایش مدت زمان تماس بین واکنش دهنده‌ها جبران شود. اطلاعات تجربی مناسب در آن زمان بسیار اندک بود. ولی در سال‌های بعد فلوری با دست‌های خودش اطلاعات سینتیکی بسیاری را تولید کرد که نظریه‌های او را به اثبات می‌رساند. فرمول توزیعی فلوری بسیار ساده بود:

تعداد زنجیرها با تعداد اتصالات به مقدار X به صورت نمایی با X کاهش پیدا می‌کند!

این تعریف را که فلوری “محتمل ‌ترین  توزیع” نامید، تبدیل به تعریفی معمول شده که محصولات بسپاری واقعی را نیز شامل می‌شود. در سال 1936 که این تعریف منتشر شد، مشاهده‌ی توزیع وزن مولکولی تقریبا سخت و طاقت فرسا بود ولی امروزه با روش‌های کروماتوگرافی ژل تراوایی به راحتی قابل مشاهده و بررسی است.

فلوری در مدت زمان فعالیت در Dupont نقش بنیادی دیگری در فهم دانش واکنش‌های بسپاری نیز ایفا کرد. در یک مقاله که سینتیک بسپارش الفین‌ها معرفی شده است او خاطر نشان کرد که مرحله‌ای به نام انتقال زنجیری (Chain transfer) وجود دارد که طی آن یک زنجیر فعال در حال رشد یک اتم از یک مولکول دیگر ربوده، مکان فعالیت را تغییر داده و به رشد خود پایان می‌دهد. اهمیت کاربردی نظریه‌ی انتقال زنجیری در کنترل بسیاری از فرآیندهای بسپارش صنعتی مشخص می‌شود. از جمله این فرآیندها می‌توان به سنتز لاستیک در آمریکا طی جنگ جهانی دوم اشاره کرد. انتقال زنجیری یکی از مهم‌ترین و مورد نیازترین بخش‌ها در سازوکارهای فرآیندهای بسپارش محسوب می‌شود.  

پس از مدت کوتاهی از مرگ Carothers در اثر خودکشی در سال 1937، فلوری Dupont را ترک کرده و به Cincinnati رفت.

 

فعالیت‌های علمی در Cincinnati (1940-1938)

فلوری در حالی که در تلاش بود تا نتایج تجربی خود را در مورد سامانه‌های خطی گردآوری کند، نظرش به پلی‌استرهایی جلب شد که سه یا تعداد بیشتری گروه عاملی دارند و بسپارهایی اصطلاحا سه بعدی نامیده شده که دارای ساختار شاخه‌ای نیز هستند. یکی از مثال‌های این بسپار که به صورت تجاری نیز در دسترس بود Glyptal، ساخته شده از گلیسرول و فتالیک انیدرید، بود. این بسپار به این معروف بود که در نقطه‌ی ژل شدن و اتمام واکنش سیالیت خود را کاملا از دست می‌دهد.

این مساله توسط دانمشندان آن دوره اینگونه جمع بندی شده بود که این حالت در شرایطی رخ می‌دهد که جرم مولکولی بی نهایت با شبکه‌های خیلی بزرگ ایجاد شود. در این شرایط فلوری با استوکیومتری خیلی ساده، متوسط جرم مولکولی را اندازه گیری کرد. در واقع، نقطه‌ی ژل شدن بسیار زودتر از زمان انتظار و زمانی که جرم مولکولی متوسط عددی نسبتا کم است، رخ می‌دهد. در این حالت فلوری اینگونه بیان کرد که بسپارهای شاخه‌ای توزیع وزن مولکولی بسیار پهن‌تری نسبت به بسپارهای خطی دارند.

در یک سری مقالات متوالی، فلوری نظریه‌ای کمی در مورد نقطه‌ی ژل شدن  و توزیع وزن مولی کلی ایجاد کرده است.

 

آزمایشگاه‌های ESSO (1943-1940)

با آغاز جنگ جهانی دوم و نیاز بسیار زیاد جامعه به لاستیک‌های سنتزی فلوری متعاقد شد تا بار دیگر به صنعت بازگردد. در این مدت فلوری توانست نتایج بسیار پایه‌ای در شیمی فیزیک درشت مولکول‌ها را به دست بیاورد. به عنوان مثال با همکاری John Rehner مدلی بسیار پر کاربرد در مورد شبکه‌های لاستیکی و کاربرد آن‌ها در پدیده‌های تورمی ایجاد کرد.

فلوری شخصا گرانروی بسیاری از محلول‌های پلی ایزوبوتیلن در محدوده‌ی گسترده‌ای از جرم مولکولی‌های مختلف را اندازه‌گیری کرده و نشان داد که از قانون مارک-هاوینک-ساکوردا با توان 64/0 تبعیت می‌کند.

بدون شک، دستاورهای بی نظیر فلوری در آن سال‌ها موجب ایجاد رابطه‌ی فرمولی “فلوری-هاگینز” یا “کسر حجمی” (Volume Fraction) شده که با استفاده از آن می‌توان بی نظمی اختلاط محلول‌های بسپاری را محاسبه کرد.

 

آزمایشگاه تحقیقاتی GOODYEAR (1948-1943)

در این سال‌ها دغدغه‌ی فلوری در مورد دانش بسپاری کاربردی در بیشترین حد خود قرار داشت. او به مطالعه‌ی ارتباط نقص‌های شبکه‌ی لاستیکی با استحکام کششی لاستیک‌ها پرداخته و گرانروی و دمای انتقال شیشه‌ای مذاب‌های بسپاری را اندازه گیری کرد. او همچنین بر ترمودینامیک بلورینگی بسپارها که پیش از آن کمتر به آن پرداخته شده بود، فعالیت‌هایی را انجام داد. نظریه‌ی او وابستگی درجه‌ی بلورینگی به دما، جرم مولی، سفتی زنجیر،‌ یکسانی ساختار شیمیایی بسپار و افزایش طول تحت نیروی کششی را بیان می‌کرد. از این معادله گرما و بی نظمی ذوب بسپار قابل محاسبه بوده و با افزودن رقیق کننده پارامترهای برهم کنش‌های ترمودینامیکی به دست می‌آید.

در بهار سال 1948 فلوری برای ایراد یک سخنرانی به دانشگاه Cornell دعوت شد. او فضای این دانشگاه را با روحیات خود بسیار همسو دید. به همین دلیل فورا پیشنهاد پیوستن به این مجموعه را پذیرفت.

 

دانشگاه Cornell (1957-1948)

به محض ورود به این دانشگاه، فلوری فعالیت خود بر پروژه بسیار بزرگ و مهمی را آغاز کرد. این پروژه نهایتا در سال 1953 به اتمام رسید. نتیجه‌ی فعالیت‌های او در مورد “اصول شیمی بسپارها” در قالب کتابی با 672 صفحه به چاپ رسید. بعد از گذشت نیم قرن این کتاب هنوز بسیار استفاده می‌شود. به جرات می‌توان گفت که هیچ کتاب دیگری چنین اثر بسزایی بر دانش بسپاری به مدت طولانی نداشته است.

در سال‌های اولیه‌ی فعالیت فلوری، یکی از مهم‌ترین دستاورهای او که به سرعت انجام شد نظریه‌ی جاویدانش در مورد اثر نادیده گرفته شده‌ی “حجم” بود. این نظریه بیان می‌کرد که مولکول‌های زنجیرهای واقعی ابعاد عرضی موثری دارند و نمی‌توانند یکدیگر قطع نمایند چراکه اتم‌های این مولکول‌ها با یکدیگر برهم‌کنش واندروالسی دارند. این برهم‌کنش‌ها می‌تواند با اتم‌های زنجیر مجاور و یا اتم‌های مولکول‌های خود زنجیر مورد نظر باشد.

این نظریه که در ادامه‌ی نظریه‌های ناقص بحث شده توسط دانشمندان دیگری نظیر Werner Kuhn، Huggins و Robert Simha بود، نظریه‌ی “میدان متوسط” (Mean Filed) نام داشته و امروزه نیز به صورت گسترده استفاده می‌شود. به جز در حالت‌های خاص که در ادامه به آن پرداخته می‌شود، اثر حجم شبکه‌ی اشغال شده و سایر برهم‌کنش‌ها قابل صرف نظر نیست. در یک حلال خوب، مولکول‌های زنجیر یک آشفتگی شبکه‌ای را تجربه می‌کنند که با افزایش طول زنجیر بدون حد و اندازه افزایش می‌یابد. رابطه‌ی عددی بین وزن مولکولی و شعاع موثر (متوسط جذر شعاع ژیراسیون که با روش پخش نور قابل محاسبه است) از قانون جذر انحراف نشان داده که این مساله باید برای تمامی زنجیرهای انعطاف پذیر در صورت صرف نظر از برهم‌کنش‌ها، در نظر گرفته شود. نظریه‌ی فلوری نشان داد که توان محدود برای ارتباط شعاع به وزن مولکولی 5/3 خواهد بود که با مقادیر استخراج شده از نظریه‌های مدرن آن سال‌ها که 5887/0 بود چندان تفاوت فاحشی نداشت.

در آن زمان Debye و سایر کارکنان آن مرکز از  نتایج فلوری استقبال چندانی نکردند. با اینکه فلوری نشان داد دمایی به نام دمای تتا (که اغلب با دمای فلوری نیز شناخته می‌شود) وجود داشته که در آن برهم کنش‌های جذب و دفع به طور کلی خنثی می‌شود. در این حالت به خصوص ضریب دوم ویریال از بین می‌رود. این مسائل، موضوعاتی بود که در آن سالها بسیار مورد توجه فلوری و Krigbaum قرار گرفته بود.

پس از این موضوعات، فلوری تحقیقاتش را در مورد تفسیر گرانروی محلول‌های بسپاری آغاز کرد. او با کمک Fox از تحقیقات خود چنین برداشت کرد که افزایش گرانروی ایجاد شده توسط هر مولکول زنجیری با مربع شعاع متوسط آن نسبت دارد. این نسبت یک عدد ثابت داشته که برای تمامی زنجیرهای انعطاف پذیر در تمامی حلال‌ها صدق کرده و جامع است. بنابراین با وجود حجم گسترده‌ای از داده، اطلاعات در مورد صورتبندی زنجیری به راحتی قابل استخراج بوده و این مساله یکی از اصلی‌ترین حوزه‌های کار فلوری را در تمامی مدت شغلش به خود اختصاص داده بود.

بلافاصله پس از تحقیقات مربوط به گرانروی، فلوری به همراه همکارانش به نام‌های Mandelkern و Scheraga روش مشابهی برای افزایش سرعت ته نشینی در سانتریفیوژ فوق العاده ایجاد کردند. با استفاده از هردو اندازه‌گیری، می‌توان جرم مولکولی بسپار را استخراج کرد.

این روش به مدت سالیان توسط شیمیدان‌های زیستی مورد استفاده قرار میگرفت چراکه ‌این روش به خصوص به مقدار ماده‌ی کمتری در مقایسه با سایر روش‌ها نیاز داشت.

تلاش منحصر به فرد دیگری که فلوری در سالهای فعالیتش در Cornell انجام داد، بررسی خواص ترمودینامیکی زنجیرهای سفت (stiff chains) بود. او پس از سال‌ها و برای کار روی بسپارهای بلور مایع از این نتایج استفاده‌ی فراوان کرد.

به علاوه، فعالیت‌های فلوری در مورد بلورینگی بسپارها به رفتارهای فازی الیاف پروتئینی نیز ارتقا پیدا کرد.

 

موسسه MELLON (1961-1957)

فلوری سال‌ها در سمت یکی از افراد هیئت امنا به موسسه Mellon خدمت کرد. او در این سال‌ها بسیار تلاش کرد تا هیئت امنا را قانع کند تا برنامه‌های بلند مدت خود در مورد صنعت را تغییر داده و به تحقیقات پایه‌ای روی بیاورند. پاسخ هیئت امنا در برابر این خواسته‌ی او چنین بود که منطقی نیست تمامی منابع مالی این موسسه بر این هدف صرف شود. به همین دلیل پس از چند سال فلوری دست از اصرار برداشت و تصمیم گرفت به زندگی آکادمیک خود بازگردد.

 

دانشگاه Stanford (1985-1961)

شرایط انتقال فلوری به دانشگاه استنفورد توسط William S. Johnson در یکی از بخش‌های این دانشگاه صورت گرفت. فلوری بلافاصله پس از ورودش به دانشگاه استنفورد با کمک همکارانی نظیر R. L. Jernigan و Do Yoon روش‌های ماتریسی قدرتمندی برای توضیح صورتبندی زنجیرهای مولکولی ایجاد کرد. نتایج این دست از تحقیقات او در کتاب دومش با نام “مکانیک آماری مولکول‌های زنجیر” در سال 1969 منتشر شد. نتایج این تحقیقات به محدوده‌ی گسترده‌ای از بسپارها نظیر پلی پپتید و پلی نوکلئوتیدها قابل اعمال است. برخی از توضیحات او در مورد این سری از تحقیقات در سخنرانی نوبل او در سال 1974 آورده شده است.

پس از اشتغال در دانشگاه استنفورد، فلوری به فعالیت در مورد یکی از زمینه‌های مورد علاقه‌اش یعنی ترمودینامیک محلول‌های بسپاری بازگشت. در آن زمان هنوز نظریه‌ی فلوری-هاگینز قابل استفاده نشده بود ولی تلاش‌های بسیاری در مورد گسترش اطلاعات مربوط به آنتالپی اختلاط در آن زمان صورت می‌گرفت. با معادله‌ی حالت فلوری، اثرات حجم آزاد و انبساط پذیری معرفی شدند. این موارد نتایج موفقیت آمیزی در مورد مخلوط‌های مایع غیر بسپاری داشت.

فعالیت بر دو حوزه‌ی مورد علاقه‌ی دیگر نیز از سر گرفته شد. نظریه‌ی محلول‌های ناهمسانگرد فلوری در مقاله‌ای در سال 1956 معرفی شد. این نظریه مطرح شد تا در کاربردهای مخلوط‌های زنجیرهای صلب و انعطاف پذیر مورد استفاده قرار گیرد.

نظریه‌ی شبکه‌های لاستیکی در سال 1943 مطرح شد. منبع مهم اطلاعات در مورد صورتبندی زنجیرها، وابستگی به دمای نیروی کشسانی در بسپارهای لاستیکی است. در این شرایط اثرات حجم قابل صرف نظر خواهد بود. فلوری این صرف نظر را بسیار منطقی دانست. در این مورد او چنین عنوان کرد که : “اگرچه یک مولکول زنجیر که غالبا طویل است، در حالت توده در خودش نیز نفوذ می‌کند، با انبساط خود چیزی به دست نمی آورد. نهایتا برای کاهش برهم کنش با خود شروع به نفوذ به مولکول‌های همسایه‌ای مجاور خود می‌نماید.”

سال‌ها پس از بیان این جملات توسط فلوری، با ظهور فناوری پخش نوترون (Neutron Scattreing) تمامی حرفهای او به اثبات رسید.

با استفاده از مزایای ایجاد شده‌ی روش پخش نوترون در مقایسه با دوتریم و هیدروژن، نشان داده شد که ابعاد متوسط زنجیر بسپاری بی ریخت (Amorphous) در حالت غلیظ مشابه ابعاد زنجیر کاملا بی نظم در محلول رقیق است.

سوال‌های بسیاری در مورد ریخت شناسی (Morphology) بسپارهای نیمه بلورین در آن سال‌ها ذهن دانشمندان شیمی از جمله فلوری را به خود مشغول کرده بود. او تحقیقات گسترده‌ای را در این زمینه در آن سال‌ها انجام داد ولی نتایج مشخصی در طول زندگی او در این زمینه حاصل نشد.

زمانی که بسپارها از محلول‌های رقیق روی صفحات نازک بلورینه می‌شوند، تک بلورهایی قابل مشاهده است. جهت زنجیرهای شکل گرفته و ثابت شده، عمود بر صفحات تک لایه بلور قرار دارد. معمولا طول زنجیر با فاکتور 10یا بیشتر به ضخامت تک لایه می‌رسد. بنابراین زنجیرها مجبورند بارها تا بخورند تا بتوانند به صورت منظم تحت چنین شرایطی ثابت شوند. زمانی که بسپار از حالت توده بلورینه می‌شود، تک لایه‌های بلور شکل می‌گیرد. حال سوال این بود که آیا زنجیرها به صورت تیز تا میخورند و مجددا به داخل شبکه‌ی بلوری در موقعیتی مجاور قرار گرفته و یا حلقه‌های بزرگتر و بی نظمی را پیش از ورود به شبکه‌ی بلوری تشکیل می‌دهند.

 

خاطرات شخصی نوشته شده توسط دوست فلوری، William Johnson

اولین برخورد من با فلوری در سال 1960 صورت گرفت. این آشنایی زمانی بود که من به ریاست بخش شیمی دانشگاه استنفورد برگزیده شده بودم. در این زمان وظیفه‌ی اصلی من استخدام تعدادی از دانشمندان برگزیده‌ی شیمی بود. در ماه دسامبر من به صورت کاملا اتفاقی فهمیدم که فلوری از موقعیت شخصی خود در موسسه Mellon در حال استعفا است و تمایل زیادی دارد تا به یک زندگی آکادمیک بازگردد. در این شرایط من فورا با رئیس خود تماس برقرار کرده و ظرف مدت 15 دقیقه یک پیشنهاد کاری را برای فلوری ارسال کردم. من پیش از آن هیچگاه او را ملاقات نکرده بودم. زمانی که با او تماس گرفتم، اذعان داشت که برای این پیشنهاد خیلی دیر است چراکه سه مرکز آکادمیک دیگر با او برای همکاری صحبت کرده اند. با وجود مشغله‌ی زیاد، فلوری قبول کرد تا در یک آخر هفته‌ی بارانی با وزش باد بسیار شدید با ما ملاقات نماید. پس از ملاقات با ما، فلوری به خانه بازگشت و در غالب نامه‌ای به شرح زیر نظر خود را اعلام کرد:

بیل عزیزم :

مایل بودم مجددا تشکر کنم که در آخر هفته‌ی گذشته برای کار در مرکز علمی استنفورد، به من پیشنهاد همکاری دادید. زمان این ملاقات بسیار کوتاه بود ولی من احساس میکنم در بحث‌های اولیه ما همپوشانی عقیده‌ای بسیار داشتیم. من دنبال کردن مسائلی که مد نظر شماست را بسیار تحسین میکنم.

برنامه‌هایی که شما برای بخش شیمی فیزیک دارید بسیار چالش برانگیز است و من اجازه می‌خواهم تا آن‌ها به خوبی بررسی نمایم و با سایر پیشنهاداتی که در حال حاضر به من شده است مقایسه‌ای را انجام دهم. احتمالا تا اوایل ماه ژانویه به شما اطلاع می‌دهم که به برنامه‌ی طولانی مدت شما خواهم پیوست یا خیر.

با تشکر

پال فلوری

قبول فلوری برای مشغول شدن در استنفورد، تاثیر به سزایی در برنامه‌های ما گذاشت. علاوه بر فلوری، ما در تلاش بودیم شخصی به نام Henry Taube که در آن زمان در دانشگاه شیکاگو بود، را نیز به استنفورد بیاوریم. Henry در یکی از مطالبی که در مورد فلوری نوشته اینگونه بیان کرده است که:

قاطعیت جزو شخصیت فلوری بود. او همیشه پیش از من ذهن آماده‌ای داشت و پذیرفتن پیوستن به استنفورد توسط او بر تصمیم من اثر مستقیم گذاشت. در آن زمان تاثیرات علمی او بسیار گسترده شده بود. من او و همسرش امیلی را بارها ملاقات کرده بودم. با توجه به تمام جوانب در نهایت تصمیم گرفتم تا با او همکار شوم.

در آن زمان فلوری و Henry به عنوان دانشمندان بسیار شناخته شده‌ای تلقی می‌شدند. با حضور آن دو در دانشگاه استنفورد جذب افرادی همچون Gene van Tamelen از Wisconsin در سال 1962 و Harden McConnell از Caltech در سال 1964 نسبتا آسان می‌شد.

شورای آموزشی آمریکا سالیانه گزارشی را منتشر می‌کرد که در آن رتبه بندی دانشگاه‌ها از نقطه نظر علمی با یکدیگر مقایسه می‌شد. رتبه‌ی علمی بخش شیمی دانشگاه استنفورد از جایگاه پانزدهم در سال 1957 به جایگاه پنجم در سال 1964 رسید. دلیل اصلی این موضوع حضور دانشمندان به نامی همچون فلوری بود.

تا سال 1968 تمامی شش پروفسور به طور کامل به این بخش پیوسته بودند. لازم به ذکر است که Carl Djerassi نیز در این گروه علمی حضور داشت.

در سال 1961 فلوری و خانواده‌اش به خانه‌ای بسیار زیبا در Portola Valley نقل مکان کرده که منظره‌ی بسیار زیبایی از خلیج و کوه‌های Santa Clara داشت. یکی از برنامه‌های کلیدی فلوری پس از نقل مکان ایجاد یک استخر در کنار خانه‌اش بود که تمامی مدت تا پایان زندگی‌اش از آن استفاده می‌کرد.

فلوری در همان روزهای ابتدایی پیوستنش به استنفورد کار خود را آغاز کرد چراکه علاقه‌ی بسیار زیادی به ایجاد برنامه‌های جدید شیمی به خصوص در حوزه‌ی مواد بسپاری داشت.

فلوری به راحتی وقت خود را در اختیار دیگران قرار میداد. به همین دلیل ما دائما در حال ملاقات یکدیگر در دفترهایمان بودیم. من به برقراری این ارتباط بسیار علاقمند بودم چراکه شوخ طبعی فلوری بسیار کمک می‌کرد تا تنش‌هایی که آن روزها در جریان داشت را راحت‌تر تحمل کنیم.

برای